Formlabs 耐高溫樹脂—射出成型應用

「模具製造」是許多產業的產品設計師、企業家與教育者在短期快速生產、製作複雜樣品、最終成品的測試程序中會使用到的技術。它是一種特別的工藝,用來生產大量的零件。

對於使用射出成型的User,透過Formlabs 3D列印來製作模具,讓工程師與設計者有更實惠的方式可以來生產。以模具製作來說,比起傳統CNC加工方式,3D列印所製作的模具可以更加快速也更加實惠

Formlabs與全球領先的石化公司之一Braskem的技術開發工程師Michelle Sing、Jake Fallon、加法製造工程師Collin Azinger與加法製造科技技術經理Fabio Lamon進行了訪談,討論了他們首次使用3D列印做射出成型的案例。

 

直接列印或射出成型?

 

Form3的『遠端列印』功能非常重要,能夠在家進行列印真的大大地加速了整個生產流程」—Michelle Sing提到。

Jake Fallon打開信箱,看到Braskem公司的副總裁寄來一封緊急信件—隨著COVID-19的傳播,公司需要製作數千條口罩減壓片套來保護公司全球員工。Jake在48小時內,可以用Braskem公司內的設備做什麼?

當Jake與Braskem加法製造團隊同事討論時,他們的第一個想法是用熱融沉積(FDM)3D列印機的方式進行3D列印。但是,即使是用FDM印,每條口罩減壓片還是需要17分鐘左右。考慮到需要生產數千條口罩減壓片,這會花費過多的時間。除了FDM外,Braskem公司內還有一台Formlabs Form3和射出成型設備,這產生了一想法,但也有許多其他該仔細研究的地方。

射出成型可以提供什麼?大家都知道,射出成型是可以快速有效率生產大批零件的方法。早先,人們對射出成型有些懷疑:塑料的模具真的有可能承受機器的壓力嗎?它會在50、500或甚至1000次壓擊壞掉嗎?

 

Braskem決定使用耐高溫樹脂,一款Formlabs能夠列印模具且能夠透過如射出成型等生產方式進行零件生產的材料。最新配方的耐高溫樹脂V2在0.45MPA下的熱變形溫度為238°C。這非常重要,因為團隊需要盡可能減低壓力,來減低模具在生產過程中破裂的風險。需要提高溫度來降低黏度;耐高溫樹脂與高強度10K樹脂,分別為Formlabs可以耐溫到238°C與220°C的材料。

該團隊設計了一種模具,每次可以射出成型出兩條口罩減壓片。Form3上取下模具時,將支撐材減除並進行簡單的研磨。將射出成型流程開始後,口罩減壓片開始累積,即可快速的生產零件。

模具的第一次迭代樣件可承受最高5頓的夾壓力,20秒的循環時間,0.5in/s的注塑速度與保持5000psi的壓力8秒,平均成型溫度約為230°C。

「我們用耐高溫樹脂V2,並用50微米列印,效果非常棒!精準度也非常好,它的效果跟由金屬模具所製作出來的幾乎沒有落差!」—Jake Fallon

 

團隊建議使用標準的脱膜噴霧劑,每噴一次,可以射出成型至少40-50次左右。透過層厚度50微米列印,可以增加噴霧的效果,讓零件更容易從模具上取下。且3D列印模具不需要額外的冷卻,且在注塑的材料與列印的模具之間沒有反應的痕跡。

 

設計迭代與射出成型

 

我們透過設計的迭代,減少了28%左右的材料應用。—Jake Fallon



在實際做產品的射出成型後,可以直接從CAD修正模具的設計,除了可以提昇生產效率外,也進一步減少了近28%的材料!

Braskem團隊認為,未來3D列印模具有很多強大的潛在用途。效果好又實惠的模具,可以真正幫助到正在尋找小批量生產的客戶!一個很好的案例像是季節性的包裝,在短時間內要讓產品於貨架上脫穎而出!從前,較小規模的公司可能無法接受金屬模具的成本,但現在,可以容納數千次射出成型的3D列印模具,會是一個很好的嶄新經營方式與品牌機會!

 


 

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